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文檔簡介
1、計算機公共課核心講義邵老師主編第1章 計算機基礎(chǔ)一、計算機概述1計算機的起源:世界上第一臺真正意義上的數(shù)字電子計算機是1946年2月在美國賓夕法尼亞高校投入運行的_(Electronic Numerical Integrator And Calculator),該計算機具有重要的歷史意義,它是人類歷史上第三次產(chǎn)業(yè)革命(信息產(chǎn)業(yè))的標志。2計算機的進展按計算機使用的_可劃分為如表1.1所示的4個階段。 表1.1 計算機的進展階段起止年月名稱特點第一代: 20世紀50年月初期_時代主要用于_,使用機器語言和匯編語言其次代:20世紀50年月中期60年月中期_時代產(chǎn)生了高級語言第
2、三代:20世紀60年月中期70年月初期_時代消滅了操作系統(tǒng)第四代:20世紀70年月中期至今_時代計算機網(wǎng)絡(luò)得到快速進展 計算機中最基本的元件是_,芯片制造技術(shù)的提高,是推動計算機進展的動力。現(xiàn)在流行的計算機是_計算機,真正的“新一代計算機”并沒有消滅。3計算機的進展趨勢(1)_:不是從_上考慮的,而是指研制速度更快、存儲量更大和功能更強的計算機;(2)_(主要考慮民用);(3)_化;(4)_化。4計算機的分類 表1.2 計算機的分類狀況劃分依據(jù)名稱說明用途通用機、專用機專用機是為解決某個方面的特定問題而特地研制的規(guī)模巨型機、大/中型機、小型機、微型機、工作站、服
3、務(wù)器這里的規(guī)模并不是指_,而是指處理力量、存儲容量、運算速度等性能指標處理信號數(shù)字計算機、模擬計算機、數(shù)?;旌嫌嬎銠C數(shù)字信號是離散的,模擬信號是連續(xù)的 說明:(1)模擬計算機處理的是_信號,例如電壓、溫度、速度等模擬數(shù)據(jù),其應(yīng)用范圍很窄,已經(jīng)基本停產(chǎn)。當前我們使用的計算機絕大多數(shù)都是_型的,其特點是計算機的輸入和輸出都是數(shù)字量,是_的信號。(2)計算機按規(guī)模分類時,其分類依據(jù)包括多個技術(shù)指標,例如字長、運算速度、存儲容量、輸入輸出力量及價格等,而不是從字面意義的“體積的大小”。當然,一般來說,巨型機的體積往往也是格外大的。5計算機的特點運算速度快、存儲容量大、通用性強、工作自動化、精
4、確性高。6計算機的應(yīng)用方面(1)_:主要指數(shù)值計算,是計算機最早的應(yīng)用。(2)_:主要指非數(shù)值形式的數(shù)據(jù)處理,如辦公自動化(OA)、企業(yè)管理、情報檢索、報刊編排處理等。信息處理是目前計算機最廣泛的應(yīng)用。(3)_:又稱實時把握,指計算機快速精確的對外界狀況做出反映。(4)_:計算機幫助人們進行設(shè)計、加工、方案和學(xué)習(xí)等工作。如計算機幫助教學(xué)(_、計算機幫助設(shè)計(_)、計算機幫助制造(_)、計算機幫助測試(_)、計算機集成制造(_)、計算機幫助教育(_)等。補充:_。(5)多媒體技術(shù)是指對數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像和動畫等多種媒體的有機組合和加工處理的技術(shù)。(6)計算機網(wǎng)絡(luò)與通信。計算機網(wǎng)絡(luò)是_技
5、術(shù)和_技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。(7)人工智能(AI,Artificial Intelligence):是指讓計算機模擬人的思維,從而做一些經(jīng)常認為需要_才能做的一些工作。人工智能是當前及以后計算機領(lǐng)域格外重要的爭辯方向,例如下棋程序、專家系統(tǒng)、機器人、模式識別、機器翻譯等都屬于人工智能學(xué)科的爭辯范疇。二、計算機系統(tǒng)1計算機系統(tǒng)組成一個完整的計算機系統(tǒng)組成如圖1.1所示。2計算機硬件系統(tǒng)(1)硬件是計算機中全部看得見、摸得著的部分,包括運算器、_、_、輸入設(shè)備和_五大基本組成部分,其功能如表1.3所示。 表1.3 硬件系統(tǒng)五大基本組成部分的功能名稱功能運算器完成_和_運算,_(算
6、術(shù)規(guī)律單元)是其中主要的部件把握器向其他部件發(fā)出把握指令,協(xié)調(diào)系統(tǒng)工作,是計算機的_存儲器計算機中唯一具有存儲力量的部件,用來存儲程序和數(shù)據(jù)輸入設(shè)備輸入數(shù)據(jù)到計算機的存儲器中輸出設(shè)備輸出結(jié)果和信息 (2)存儲器的分類和特點如表1.4所示。 表1.4 存儲器的分類及特點比較內(nèi)存(CPU可以_訪問的存儲器,程序運行所需要的全部數(shù)據(jù)必需_內(nèi)存)_隨機存取存儲器,斷電后其中的數(shù)據(jù)_,其存儲力量和存取速度影響計算機的整體性能。_只讀存儲器,其中的數(shù)據(jù)是計算機廠商一次性寫入的,存放系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù),通常用戶不能更改,斷電后_。Cache_,是為了匹配_
7、和_的速度差異而引入的。外存CPU_直接訪問外存,外存中的數(shù)據(jù)必需通過內(nèi)存進行寫入和讀出;當斷電后,數(shù)據(jù)也不丟失,一般用于存儲用戶需要長期保存的大量數(shù)據(jù)。包括硬盤、軟盤、優(yōu)盤、CD-ROM等。 補充:讀寫速度_。(3)為了便于存儲和利用,存儲器被劃分為很多大小為一個字節(jié)的存儲單元,并為每個存儲單元安排了一個唯一的編號,稱為_。補充:<1> 64K_。<2>000H3FFH_。(4)常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆、手寫板、數(shù)字化儀、條形碼閱讀器、數(shù)碼相機、掃描儀、模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器等;常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機、繪圖儀、數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器等
8、;補充:1. 磁盤驅(qū)動器_。 2顯示器_。(5)計算機的工作流程如圖1.2所示,計算機系統(tǒng)的整個工作流程為:通過_將指令和數(shù)據(jù)輸入到計算機的_中保存起來,然后在_的指揮下,CPU從_中取出指令和數(shù)據(jù),并依據(jù)指令的要求逐條對數(shù)據(jù)進行處理,處理完畢將結(jié)果再送回內(nèi)存,最終在把握器的把握下將結(jié)果通過_輸出。整個過程是各個部件協(xié)調(diào)全都的工作過程。(6)存儲程序工作原理匈牙利數(shù)學(xué)家_提出了二進制的思想和_原理,該思想對計算機的進展做出了重要貢獻。其主要內(nèi)容包括:<1>_;<2> 計算機內(nèi)部接受_進制;<3>計算
9、機運行接受_思想。存儲程序工作原的含義是:為解決某個問題,需要實現(xiàn)編制好程序,程序可以用_編寫,但是最終要轉(zhuǎn)換為_組成,即程序是由一系列機器指令組成的。將程序輸入到計算機并存儲在外部存儲器中,把握器將程序讀入內(nèi)存儲器并運行程序,把握其依據(jù)地址挨次取出存放在內(nèi)存中的指令,然后分析指令、執(zhí)行指令的功能,遇到程序中的轉(zhuǎn)移指令時,則轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移地址,再依據(jù)地址挨次訪問指令。補充:_;_;_。3計算機軟件系統(tǒng)(1)軟件是指使計算機運行所需的_、_和有關(guān)_的總和。程序是由依據(jù)肯定挨次組成的指令的集合,計算機將依據(jù)程序中指令的要求完成對數(shù)據(jù)的處理。(2)系統(tǒng)軟件是計算機系統(tǒng)必備的軟件,主要功能是管理、把握和維
10、護計算機資源以及開發(fā)應(yīng)用軟件,包括_、語言處理程序、系統(tǒng)支撐和服務(wù)程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)_四類。(3)應(yīng)用軟件是為解決某個實際問題而由用戶自己編寫的程序。如Microsoft Office、WPS、Adobe PhotoShop等。(4)計算機語言是程序設(shè)計的工具,計算機語言的分類和特點見表1.5。 表1.5 計算機語言的分類和特點語言名稱特點低級語言機器語言只有0和1組成的二進制語言,是計算機唯一能_的語言,優(yōu)點:速度快,效率高;缺點:不能移植,編寫、修改困難,可讀性差。匯編語言符號化的機器語言,接受_表示。較機器語言便于使用,但計算機不能直接識別。匯編語言源程序需要經(jīng)過
11、_過程將其翻譯成機器語言程序才能執(zhí)行。高級語言接近于人的_語言,編寫、修改便利,可讀性好,通用性強。但高級語言源程序必需經(jīng)過特地的語言處理程序翻譯成機器語言程序才能執(zhí)行,執(zhí)行效率低。 (5)除機器語言程序之外,其他語言編寫的程序計算機都不能直接識別,因此必需經(jīng)過語言處理程序的處理,最終轉(zhuǎn)換為機器語言程序。語言處理程序?qū)Ω呒壵Z言程序的處理方式有兩種:_和_。補充:編譯程序_。解釋程序_。4硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的關(guān)系硬件是計算機運行的物理基礎(chǔ),軟件的運行必需在硬件的基礎(chǔ)之上,軟件使硬件的作用得以發(fā)揮。三、計算機中數(shù)據(jù)的表示1數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)是指存儲在媒體上的各種物理符號,包括文字、字母、數(shù)字
12、、圖形、圖像、音頻、視頻與動畫等。信息是從數(shù)據(jù)中提煉出來的有價值的部分。因此,數(shù)據(jù)和信息既有區(qū)分又有聯(lián)系,數(shù)據(jù)是信息的_,是信息的_,而信息是對數(shù)據(jù)進行加工得到的_。補充:_。2進位計數(shù)制(1)用進位的方法進行計數(shù)的數(shù)制,簡稱進制。常見的進制及其特點如表1.6所示。 表1.6 常見的進制及特點進制基本符號基數(shù)字母標識十進制0910D二進制0、12B八進制078O十六進制09,AF16H (2)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換l 其他進制轉(zhuǎn)換為十進制:
13、按權(quán)開放。l 十進制數(shù)轉(zhuǎn)化為其他進制:對整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換,然后再組合。對于整數(shù)部分,轉(zhuǎn)換規(guī)章是除以_取余,余數(shù)_;對于小數(shù)部分,轉(zhuǎn)換規(guī)章是乘以_取整,整數(shù)部分_。l 二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八(十六)進制數(shù):以小數(shù)點為界,整數(shù)部分自右向左每3(4)位劃分一組,不足的在高位補零;小數(shù)部分自左向右每3(4)位劃分一組,不足的在低位補零。然后對每一組分別用一位八(十六)進制表示即可。l &
14、#160; 八(十六)進制轉(zhuǎn)換成二進制:將每一位八(十六)進制數(shù)用相應(yīng)的3(4)位二進制數(shù)代替即可。l 八進制與十六進制的相互轉(zhuǎn)換:借助于_可以便利實現(xiàn)八進制與十六進制的相互轉(zhuǎn)換。補充:大數(shù)轉(zhuǎn)換_。 (3)計算機中接受二進制進行運算,緣由是易于硬件實現(xiàn)、運算規(guī)章簡潔、穩(wěn)定性強。我們常用十六進制而不用二進制,是由于十六進制的表現(xiàn)形式簡潔。3計算機中數(shù)據(jù)的表示(1)保存數(shù)據(jù)的單位位(bit):簡寫為b,也叫比特,取值0或者1,是保存數(shù)
15、據(jù)的_單位。字節(jié)(Byte):簡寫為B,1個字節(jié)包括8個bit。字節(jié)是保存數(shù)據(jù)的_單位。常用的存儲單位還包括千字節(jié)(KB)、兆字節(jié)(MB)、千兆字節(jié)(GB)等,其關(guān)系為:1GB = 210 MB = 210×210 KB = 210×210×210 B = 210×210×210×8 b 。 K:是“一千”的意思,英文為Kilo,它實際上1024的近似,1K=210。 M:是“一千個一千”,即“1K個1K”,實際是“百萬”的意思,英文為million,是1024×10241048576的近似,可表示為210×210220。 G:是“一千個1M”,即230。(2)數(shù)值數(shù)據(jù)的表示在計算機中,數(shù)值型數(shù)據(jù)分為無符號數(shù)和帶符號數(shù)。所謂無符號數(shù),是指全部的二進制數(shù)全部作為數(shù)值位處理,而帶符號數(shù)是指表示數(shù)值信息的二進制位數(shù)中,將其最左側(cè)的一個二進制位作為符號位(往往用0表示正數(shù),用1表示負數(shù)),其余各位作為數(shù)值位。帶有正負號的數(shù),例如5,-1010B等稱為真值,利用“0
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